JP5419923B2 - センサー素子 - Google Patents
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Description
るものである。
られるセンサー素子100構造の仮想断面構造図である。センサー素子100は、SOIウェハ10に対してもう一方のガラスウェハからなる台座11が貼り合わさって内部にキャビティ8aを備える構造を有している。13は勘合部である。
路は絶縁膜6で被覆される。なお、スクラッチ16による隙間はSOIウェハ10背面側の勘合部13に出来たスクラッチを模している。
断して得られるセンサー素子100構造の仮想断面構造の工程フロー図を示している。
るUNIBONDやSIMOX(Separation by Implanted Oxygen)などによって製
造される。図8(1)では、SOIウェハ10上に不純物拡散法やイオン注入法により形成されたピエゾ抵抗4、端子パッド7が図示された位置に形成される。
6)で台座11との接合を行うことで従来のセンサー素子100構造が得られる。
ある。
以下、この発明の実施の形態1を図1ないし図5に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図1はこの発明の実施の形態1におけるSOIウェハ背面側に保護層を形成して勘合領域が外部と接しないよう勘合保護を目的とした段差を設けたセンサー素子の構造平面図とA−A’部を切断して得られる断面構造図である。図2はこの発明の実施の形態1における図1(a)センサー素子の構造平面図のA−A’部を切断して得られるセンサー素子を示す断面構造工程フロー図である。図3はこの発明の実施の形態1における台座への溝加工を対向する金型形状に沿って加工を行い、断面構造を得る設備を示す図である。図4はこの発明の実施の形態1で得られたセンサー素子のホイートストンブリッジ回路と気密試験で検出されるゲージ抵抗の出力電圧値読み取り位置と電源電圧を示す図である。図5はこの発明の実施の形態1で得た気密信頼性試験結果のうち、窒素加圧日数に応じた出力変動値を測定してグラフ化した図である。
前述するまでの工程で発生したスクラッチ16や付着異物17を除去するため、SOIウェハ110の背面をクリーニングする。クリーニングはドライやウェットなどのエッチングや研磨など何れの手法でも良いが、SOIウェハ110の背面側の清浄性が要求される。
のように、ダイヤフラム9直下のキャビティ108aを気密封止するには、2枚のウェハを直接張り合わせた直接接合装置や中間材を用いた中間層接合装置が用いられる。直接接合には、例えばガラスとシリコンを張り合わせて成る陽極接合が一般的に知られており、他の例としてシリコン直接接合、プラズマ活性化低温接合、常温表面活性化接合などがある。中間層接合の場合はメタルを用いた共晶結合、はんだ結合、有機接着などがそれに該当する。シリコンとガラス接合には陽極接合を用いることが多い。
を用いることでレジストなどのマスク形成過程が省かれる。
イヤフラムに常時加圧して出力電圧変化を見る試験である。
われ、センサー素子200の常温特性の出力電圧変動値を計測する。
この発明の実施の形態2を図6に基づいて説明する。図6はこの発明の実施の形態2におけるSOIウェハを加工して背面側に勘合部段差を設けた図1(a)センサー素子の構造平面図のA−A’部を切断して得られるセンサー素子を示す断面構造工程フロー図である。以下、図面の番号順に添って説明を行う。
23 金型
101 活性層
102 埋め込み酸化膜
103 支持基板
108 空洞部
108a キャビティ
108b ギャップ
100 センサー素子
110 SOIウェハ
111 台座
113 勘合部
118 保護層
132 段差部
200 センサー素子
Claims (8)
- 主面上にダイヤフラムが構成される第1の基材と、前記第1の基材の反ダイヤフラム面側に配設される第2の基材と、前記第1の基材の前記ダイヤフラムの直下に設けられるキャビティと、前記キャビティを気密封止するため前記第1の基材と前記第2の基材との接合位置に設けられる勘合部とを有し、前記第1の基材の反ダイヤフラム面側に保護層を設け、前記保護層によって前記勘合部に段差を付けて設けられ、前記第1の基材と前記第2の基材との勘合状態を保護する段差部とを備えたことを特徴とするセンサー素子。
- 前記第2の基材は、前記段差部を気密封止するための溝加工が施されていることを特徴とした請求項1に記載のセンサー素子。
- 前記保護層にはゲッター効果を得るための機能を持たせた材料を選択して、前記キャビティ内の放出ガスを吸収して前記キャビティの気密性維持を図るようにしたことを特徴とする請求項1に記載のセンサー素子。
- 前記保護層にはアルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)など、または、ゲッタリング効果が得られるジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、ハフニウム(Hf)、セリウム(Ce)、トリウム(Th)、酸化マグネシウム(MgO)などの少なくともいずれかを含む薄膜材料を選択したことを特徴とする請求項1に記載のセンサー素子。
- 前記第2の基材には、対向する金型形状に沿って加工された断面構造を得る手法で前記溝加工が施されたことを特徴とする請求項2に記載のセンサー素子。
- 前記第1の基材は、活性層、埋め込み酸化膜、支持基板で構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のセンサー素子。
- 前記第2の基材は、前記第1の基材と同質のもの若しくはガラスウェハからなる台座で構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のセンサー素子。
- 圧力センサーに適用されることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のセンサー素子。
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US5637905A (en) * | 1996-02-01 | 1997-06-10 | New Jersey Institute Of Technology | High temperature, pressure and displacement microsensor |
US6240785B1 (en) * | 1996-07-22 | 2001-06-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Cryogenic, absolute, high pressure sensor |
US6278378B1 (en) * | 1999-07-14 | 2001-08-21 | Reebok International Ltd. | Performance and entertainment device and method of using the same |
JP2001324398A (ja) * | 2000-03-07 | 2001-11-22 | Anelva Corp | 耐蝕型真空センサ |
JP2002055008A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-20 | Anelva Corp | 薄膜ゲッター内蔵型真空センサ |
JP2002286567A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Denso Corp | ダイアフラムセンサ |
US7952189B2 (en) * | 2004-05-27 | 2011-05-31 | Chang-Feng Wan | Hermetic packaging and method of manufacture and use therefore |
US7449355B2 (en) * | 2005-04-27 | 2008-11-11 | Robert Bosch Gmbh | Anti-stiction technique for electromechanical systems and electromechanical device employing same |
EP1795496A2 (en) * | 2005-12-08 | 2007-06-13 | Yamaha Corporation | Semiconductor device for detecting pressure variations |
JP5124121B2 (ja) | 2006-10-02 | 2013-01-23 | 株式会社アルバック | ガラス基板のエッチング方法 |
JP4965274B2 (ja) | 2007-02-05 | 2012-07-04 | 三菱電機株式会社 | 圧力センサ |
US8767983B2 (en) * | 2007-06-01 | 2014-07-01 | Infineon Technologies Ag | Module including a micro-electro-mechanical microphone |
DE102008002157B4 (de) * | 2008-06-02 | 2020-08-13 | Robert Bosch Gmbh | Sensorelement zur Messung von Infrarot-Strahlung und Verfahren zu dessen Herstellung |
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